Стропильная система крыши: устройство +120 фото всех видов

Главные конструкционные элементы стропил

Любой владелец, планирующий возведение стропильной системы, должен знать, из чего она состоит.

1. Мауэрлат. Основание всей конструкции. С помощью этого элемента устанавливается правильная нагрузка на все несущие элементы дома.
2. Стропильная нога. Наклоняет скат, придает крыше привлекательный внешний вид и надежно закрепляет конструктивные элементы системы.
3. Затяжка. Предотвращает разъединение ног. Прочно удерживает их на месте в нижней части.
4. Прогон. Крепит стропила в верхней части системы (коньковая обрешетка) и по бокам (боковая обрешетка).
5. Обрешетка. Устанавливается перпендикулярно балкам. Изготавливается из брусьев или досок.
6. Стойки/подкосы. Добавляют дополнительную устойчивость ногам.
7. Свесы. Защищает основные конструкции здания от различных природных осадков.
8. Конек. Место, где крепятся свесы.
9. Кобылки. Они образуют свес. Необходим, когда стропила не имеют необходимой длины.

Детали стропильных систем в примере скатной крыши, которые могут быть использованы в различных конструкциях крыш.

Давайте рассмотрим компонент стропильной системы, которым является ферма. Она делается плоской и включает в себя раскосы и, непосредственно балки. Все эти части крепятся таким образом, чтобы нагрузка на основные конструкции была вертикальной.

Если пролет довольно большой, ферма состоит из нескольких частей. Нижняя часть фермы является чердачным перекрытием. Точное количество ферм определяется после серьезных расчетов для конкретного объекта.

Виды стропильных систем разных типов крыш

Все варианты конструкции предусматривают два основных типа расположения стропил: висячие и складные.

Висячие

Идеально подходит для скатных крыш, с небольшими пролетами до 5 метров, без внутренних перегородок. Нижняя опора — мауэрлат. В такой системе используется затяжка для ограничения расширения конструкции на основных опорах здания.

Конструкция висячей крыши

Внизу находятся висячие стропила — они также служат потолочными балками. Если перекрытие выполнено из железобетонных конструкций, они также могут служить опорами системы.

Важные дополнения:

• Не используйте ноги в качестве основного несущего элемента для свеса крыши. Кобылка — лучшее решение (при условии, что ширина свеса не превышает 1 м). При таком решении ножка передает нагрузку по всей своей плоскости на мауэрлат.
• Если влажность древесины превышает 20 процентов, будьте готовы к тому, что система начнет «гулять» при высыхании. Решением является использование стальных шпилек в качестве крепежных элементов, которые всегда можно подтянуть. Но еще более «продвинутым» вариантом является использование «сверхпрочного» крепежа.
• На вершине крыши необходимо закрепить ветрозащитную планку (она должна идти от мауэрлата до вершины конька). Угол расположен со стороны чердака. Необходимо, чтобы крыша была как можно более прочной, устойчивой к ветровым нагрузкам.

Наслонные

Используется для крыш с пролетами 9-15 м. Такие стропила крепятся сверху, а снизу мауэрлатом.

Седловидная стропильная система

Если пролет превышает 15 м, коньковая обрешетка заменяется двумя боковыми обрешетками, которые дополнительно крепятся к колоннам.  Если создается чердак, то в качестве опоры для подкосных балок используется стена.

Особенности:

• Толщина каждой структурной части такой системы не должна превышать 5 см.
• Поверхности элементов должны быть максимально гладкими и отделанными.
• Расчеты нагрузки для каждого элемента конструкции должны быть выполнены очень точно.
• Мауэрлат должен быть расположен строго горизонтально по отношению к вертикальным опорам.
• Симметрия также должна соблюдаться при установке толкающих опор.
• Хорошая вентиляция гарантирует, что ваша стропильная система не будет гнить в будущем.
• В местах соединения элементов с камнем или кирпичом требуется хорошая гидроизоляция.

В зависимости от формы крыши, выбранной застройщиком, стропильные фермы также будут отличаться. Узнайте о различных вариантах наиболее популярных конструкций крыш домов.

Односкатные крыши

Изготовленные под углом 13-25 градусов, эти крыши имеют самые простые (с точки зрения изготовления и монтажа) стропила. Для небольшого здания с пролетом до 5 метров используется складная система. При пролетах более 5 м дополнительно используются фермы.

Двускатные

Также достаточно простой вариант. Особенно если под такой крышей установлен чердачный или мансардный этаж. Углы наклона составляют 15-63 градуса. Если капитальные перегородки расположены на расстоянии до 6 м. (Относительно друг друга) — установите висячие стропила. Для дома размером 6х6 или 9х9 м мы рекомендуем следующие схемы устройства крыши.

Рекомендуемая схема монтажа висячей стропильной системы для скатной крыши

Если вы увеличиваете площадь дома, вам следует изменить (усилить) конструкцию. В таких случаях необходимо использовать технологию седла.

Варианты скатной крыши с пролетом более 10 метров: использование системы седловых балок

Формы и виды крыши: сложность устройства

Во-первых: понимание основ. Чем больше нагрузка на крышу, чем сложнее ее форма, тем больше вероятность того, что такое расположение стропил будет иметь много внутренних элементов. Например, самое простое расположение стропил — это односкатная крыша, самое сложное — многоскатная или нетрадиционная крыша.

В зависимости от количества скатов, расположение стропил называется односкатной, скатной, шатровой или многоскатной крышей. Например, у односкатной крыши есть только плоскость — в виде прямоугольника. В двускатной крыше обе плоскости опираются на две внешние стены. В этом случае торцевые стороны дома образовывали два треугольника, которые называются двускатной крышей (поэтому двускатная крыша также называется двускатной).

Как правило, крыша укладывается с углом наклона от 14 до 60 градусов. Он состоит из ряда двух стропил, опирающихся на горизонтальную балку. Самый простой вариант имеет два стропила, соединенных балкой, который называется щипцовым, но богат дополнительными элементами. К ним относятся балки перекрытия, стойки, обрешетка, толкающие опоры и многое другое.

А вот более сложная шатровая крыша. При таком расположении стропил отсутствуют фронтонные стены, их заменяют дополнительные скаты. Это позволяет в определенной степени сэкономить на строительных материалах, но спроектировать и построить такую крышу сложнее. Для этого требуются сплошные стропила или сплошные стропильные фермы.

Кроме того, шатровая крыша также имеет свои подвиды. Например, если все скаты представляют собой одинаковые треугольники, то такая крыша называется шатровой. В этом случае треугольники всегда сходятся в одной точке. Если два ската крыши представляют собой трапеции, а два других — треугольники — усеченные треугольники, то такая крыша называется полуовальной: датской или голландской.

Другой тип крыши — ломаная или мансардная крыша. Обычно такие склоны крутые, до 60 градусов, но вблизи хребта они более пологие. Благодаря такой конструкции стропильной системы, размеры чердака позволяют устроить там вполне комфортные помещения. Такая крыша особенно хороша для домов шириной менее 10 метров.

Также сегодня часто можно встретить многоскатную крышу со сложной архитектурой, которая с каждым днем становится все более модной. Но его стропильная система также интуитивно понятна, поскольку каждая сложная стропильная система может быть визуально разделена на несколько простых сегментов. Так что если вы посмотрите на необычную крышу, то увидите, что некоторые из самых типичных конструкций были объединены эффектным образом.

Характеристика висячих стропил

Висячие стропила — это самое основное расположение стропил и их характеристики:

1. Стропила имеют всего несколько точек опоры, которыми, в частности, являются несущие стены здания. В этом случае стропила работают как на изгиб, так и на сжатие. Стропила опираются на мауэрлат, который представляет собой утолщенный брус или кусок соединенных досок. Мауэрлат прочно крепится к лицевой стороне основных стен. Стропила вбиваются в мауэрлат, а в качестве дополнительных креплений используются скобы или скобы.
2. Вся конструкция расширяет обшивку стен.
3. Чтобы компенсировать расширение, для соединения стропил используются затяжки. Обычно они устанавливаются в самой нижней точке, так что стяжки тянутся параллельно панели крыши. В некоторых вариантах они располагаются выше, но тогда затяжки становятся более прочными, так как нагрузка на затяжки многократно возрастает.
4. Стяжки не только выравнивают силу расширения, но и предотвращают разъединение стропил.
   Висячие стропила считаются наиболее распространенным вариантом расположения стропил.

Если крыша дома имеет сложную конструкцию, типы стропил могут быть самыми разнообразными.

Смешанная система стропил

Комбинированная система является наиболее сложной, так как включает в себя части двух других типов стропил — висячего и наслонного. Используется в мансардных крышах. Стены комнат на втором этаже образуют вертикальные опоры; эти опоры также являются промежуточными опорами для стропил.

Часть стропил, соединяющая один конец с вертикалями, выполняет роль стропил для фронтонов сбоку, а для верхней части конструкции они выполняют роль завязки.

В то же время горизонтальные балки выполняют роль мауэрлата для верхнего фронтона и коньковой балки для бокового фронтона. Для повышения устойчивости крыши устанавливаются толкающие опоры, соединяющие боковой фронтон с вертикальными стойками.

Комбинированная стропильная система наиболее сложна и трудоемка в изготовлении, но эти недостатки хорошо компенсируются повышенной несущей способностью крыши при отсутствии дополнительных опор, особенно когда необходимо перекрыть значительные пролеты здания.

Увеличение несущей способности крыши за счет использования смешанной стропильной системы.

Скелет крыши: стропила, конек и дополнительные элементы

Теперь перейдем к рассмотрению отдельных элементов. Когда вы смотрите на хорошо и со вкусом спроектированную крышу, вы, вероятно, подозреваете (или знаете), что внутри у нее есть определенный скелет. И это действительно так: как и живой организм, крыша имеет самый настоящий скелет, а у скелета есть позвоночник (хребты), ребра (стропила) и все остальное:

Начнем с самых важных понятий: что такое стропила или рафтеры? Это металлические или деревянные балки, на которые опирается вся конструкция. Стропила обычно связаны друг с другом либо вращательно, т.е. подвижно, либо статически, и принимают на себя все динамические и статические нагрузки.

Стропило является основным функциональным элементом стропильной системы. Он определяет угол наклона, общую конструкцию крыши и служит своего рода «ребрами», которые крепятся к «позвоночнику — конька крыши:

Однако если уложить кровельное покрытие непосредственно на стропила, между которыми имеется достаточно большой зазор, то кровельное покрытие провиснет или совсем упадет. Поэтому обрешетка — доски, обрешетка или металлическая обрешетка — устанавливается перпендикулярно стропилам.  Минимальное сечение доски составляет 30 x 50 мм, в остальном оно зависит от выбранной крыши.

Давайте воспользуемся таким термином, как контробрешетка. Она изготавливается сечением 30 x 50 мм и устанавливается вдоль стропил. Она необходима для крепления гидроизоляционной мембраны и создания вентилируемого зазора под кровельным покрытием. А контробрешетку устанавливаются перед самой обшивкой.

Пойдем дальше. Здание со стенами из бетона, ячеистого бетона или кирпича имеет такой дополнительный элемент стропильной системы, как мауэрлат. Это деревянная балка, которая принимает на себя всю нагрузку от крыши и точно распределяет ее по всей длине стен. Этот элемент всегда отделяется от стены толстым слоем рулонной гидроизоляции:

Для предотвращения разъединения стропил они скрепляются под ними стяжными балками, а опоры и толкающие стропила обеспечивают дополнительную устойчивость стропил.

Свес крыши — это то, как стропила выступают над стеной, чтобы направить осадки в сторону от дома. Если длина стропил недостаточна, используются галтели.

Другим важным элементом является балка, которая изготавливается из древесины или катанки. Это важная часть структуры, которую нужно согнуть.

Менее распространенным компонентом стропильной системы является балка. В основном это деревянная балка, которая поддерживает стропила. Он устанавливается перпендикулярно стропилам для их соединения.

Вот как выглядят все эти элементы:

Наконец, в месте пересечения двух стропил на внутреннем изгибе образуется внутренний угол, называемый ендовой. Там, где скаты пересекаются наружу, образуются гребни (или ребра), но не путать с ребрами жесткости — это специальные конструктивные элементы в виде пазов и пластин, которые иногда используются при строительстве крыш. Наклонная поверхность самой крыши называется фронтоном.

А сама стропильная система — это совокупность всех перечисленных элементов, входящих в нее.

Целостные стропильные фермы: для особой прочности

Стропильная система может быть собрана как простой конструкционный комплект на месте, во время строительства дома, или ее можно заказать на заводе в виде готовых стропил и затем установить на крыше. Короче говоря, цельные элементы поднимаются вверх и нуждаются только в фиксации. Это удобнее в отношении стропил, так как на высоте много возни с инструментами, что не очень удобно для производства.

Сегодня таким производством занимается довольно много компаний. Они адаптируют проект заказчика к соответствующей технологии, точно рассчитывают, какой должна быть конструкция стропильной системы, рассчитывают все сечения элементов до миллиметра для выбранного типа крыши, угла наклона и покрытия. Также требуется время для расчета планируемых нагрузок на крышу, которые являются немалыми. Но при наличии определенных знаний и навыков вполне реально сделать это самостоятельно.

Давайте подробнее рассмотрим конструкцию этих ферм. Они образуют треугольник, который имеет достаточно жесткую структуру и не деформируется под давлением или распирающей силой:

Благодаря таким фермам крыша обладает необходимой устойчивостью, а для многих современных проектов это главный критерий надежности.

Методы крепления стропил в каркасе крыши

Теперь давайте рассмотрим компоненты стропильной системы. Чтобы крыша была устойчивой, она должна выдерживать все нагрузки. Даже его внутреннее действие! Например, если стропила изготовлены из дерева, они могут менять свои геометрические параметры в разные сезоны, а система подвижных узлов позволяет добиться сведения таких деформаций к нулю.

С древних времен на Руси все части стропильной системы соединялись между собой шарнирами, и это был достаточно надежный метод. Правда, не очень экономично, ведь для этого все деревянные конструкции стропильной системы должны иметь большое сечение.

В более тонких изделиях рубка была уже небезопасна, она ослабляла само стропило. Однако такой способ установки стропил практикуется и сегодня. Одни придерживаются традиций и считают стропила самыми надежными, другие доверяют современным технологиям. Нельзя сказать, что тот или иной метод лучше или хуже. Стоит лишь отметить, что специализированные крепежи облегчают и ускоряют монтаж, в то время как традиционная обшивка и ее качество во многом зависят от мастерства плотника.

В настоящее время стропила чаще всего крепятся шурупами и нагелями и гораздо реже — сварными соединениями. Но когда дело доходит до последнего, такие соединения требуют особого контроля качества, защиты от коррозии и периодического мониторинга. Кроме того, сам сварной шов делает узел статичным, без возможности восприятия динамических нагрузок.

Кроме того, в настоящее время стропильная система соединяется с помощью перфорированных стальных шайб. Они надежно защищены от коррозии и удерживаются на месте зубчатыми пластинами, утопленными в древесину. В результате расход древесины на стропила примерно на 20 процентов меньше, чем при использовании врезных и шиповых соединений.

Самостоятельное изготовление стропильной системы

Перед тем как будет начат монтаж стропильной системы, к продольным стенам надо анкерами закрепить мауэрлат. Дальше нужно определиться с нужным сечением ног для стропил, зависящих от расстояния и их длины. Если есть необходимость в увеличении длины стропил, то соедините их различными крепёжными элементами.

При использовании различного утеплителя нужно выбрать идеальное расстояние между элементами стропил для того, чтобы уменьшить количество обрезков теплоизоляции.

Монтаж стропильной системы надо производить в таком порядке:

1. Делается шаблон, по которому собирается ферма. Берутся 2 доски, соответствующие длине стропил, и соединяются между собой с одного только края гвоздём. 
   Шаблон для стропил под названием «ножницы» поможет быстро собрать всю стропильную систему кровли
2. Получится конструкция под названием «ножницы». Её свободные края кладут на опоры в местах соприкосновения стропильных ног. В итоге должен получиться финальный угол, то есть угол, под которым будет наклонен скат кровли. Его фиксируют несколькими длинными гвоздями и поперечными досками.
3. Делается второй шаблон, благодаря которому выполняется установка запилов на стропилах. Изготавливается он из фанеры.
4. На стропилах вырезают специальные монтажные запилы (используется для этих целей приготовленный шаблон) и соединяют их под углом наклона ската. Должен получиться треугольник, поднимающийся на кровлю по лестнице. Далее его надо прикрепить к мауэрлату.
5. Монтируются изначально два боковых фронтонных стропила. Правильный их монтаж в вертикальной и горизонтальной плоскости происходит за счёт временных подкосов, прикрепляющихся к стропилам. 
   Для правильного монтажа всей стропильной системы устанавливается первая пара стропил на крыше
6. Протягивается шнур между этими вершинами стропил. Он обозначит будущий конёк и уровень других стропил, располагающихся в промежутке.
7. Поднимают и монтируют остальные стропила на изначально высчитанном расстоянии, которое должно составлять минимум 60 см друг от друга.
8. Если предусматривается громоздкая конструкция стропил, то её дополнительно укрепляют подкосами, подпорами и так далее. 
   Громоздкую конструкцию стропил дополнительно укрепляют подкосами и подпорами
9. На специальных опорах устанавливают коньковый брус, к которому крепятся не только короткие, но и диагональные, и промежуточные элементы стропил. 
   Правильное крепление конькового бруса обеспечивает надежность всей системы стропил

Типовые узлы стандартной стропильной системы

Прочность конструкции стропил зависит от идеально подобранного сечения досок, а также от высокого качества стропильных узлов. Соединение деталей для конструкции крыши делается согласно установленным правилам.

Главные типовые узлы в стропильной системе:

• опорный узел стропил на мауэрлате;
• коньковый;
• узел совмещения верхних затяжек и всей стропильной системы;
• закрепление подкоса, стойки, а также стропил и балки.

После того как была выбрана конструкция стропильной системы, надо составить план, в котором выделить все узлы. В каждой конструкции они изготавливаются по-разному, поскольку это зависит от разных нюансов: вида кровли, её размера, угла наклона.

Стропила из профильной трубы

Стропила из профильной трубы — это металлоконструкция, которая собирается с использованием решетчатых стержней. Само производство таких ферм является процессом весьма трудоёмким, однако и более экономичным. Для изготовления стропил применяют парный материал, а косынки являются соединяющими элементами. Конструкция стропил из профильных труб собирается на земле, при этом применяются клёпки или сварка.

Благодаря таким системам, перекрываются любые пролёты, но надо произвести правильный расчёт. При условии, что все работы по сварке будут сделаны качественно, в дальнейшем остаётся только перенести элементы конструкции на верх здания и собрать их. Несущие стропила из профильной трубы имеют множество достоинств, таких как:

• выносливость к нагрузкам;
• долговечность;
• незначительная масса;
• крепость узлов;
• благодаря им строятся конструкции с самой сложной геометрией;
• экономия финансов, так как цены на изготовление металлических стропил довольно дешёвы. 
  Стропильная ферма из профильной трубы предназначена для устройства крыши небольших зданий и сооружений

Ригель в стропильной системе

Ригель — это достаточно широкое понятие, однако в случае с крышами он имеет определённое значение. Ригель представляет собой горизонтальный брус, который связывает стропила. Такой элемент не даёт крыше «распираться». Изготавливается он из дерева, железобетона, а также металла — всё зависит от вида сооружения. А служит ригель для распределения нагрузки, которую оказывает стропильная система.

Закрепляться он может в разнообразных местах между ногами строп. Здесь существует прямая закономерность — если ригель закрепить выше, то брус для его монтажа необходимо подбирать с большим сечением.

Способов фиксации ригеля к стропильной системе множество:

• болтами;
• гайками;
• шпильками с шайбами;
• специальным крепежом;
• гвоздями;
• смешанными креплениями, когда применяются параллельно разные виды крепежа.

Крепление существует с врезкой или накладное. В целом ригель — это расчётный узел, как, впрочем, и вся система строп крыши.

Ригель в стропильной системе предназначен для усиления конструкции кровли

Индивидуальные стропильные системы

В случае, когда здание имеет сложную форму в плане или сложную планировку подчердачного пространства, стропильная система превращается в сложный конструктивный элемент с комбинированными функциями. Возведение таких систем требует высокого мастерства плотника и понимания распределения нагрузки в процессе эксплуатации. Мы рассмотрим наиболее распространённые случаи комбинированной кровли.

Мансардная стропильная система

Самая простая из индивидуальных. В основном применяется при реконструкции здания — надстройке дополнительного этажа. В этом случае между несущих стен перекидываются балки, которые служат основой перекрытия и затяжкой одновременно. По балкам устанавливается ряд вертикальных стоек высотой от 1,5 до 2,5 м. По верху балок устраиваются скаты крыши и конёк.

Преимущество такой организации чердака:

• комбинация функций помещения;
• уменьшение площади кровли, несущей снеговую нагрузку;
• расширение жилой площади дома.

Вальмовая стропильная система

Как было сказано, вальма — треугольный скат вместо фронтона двускатной кровли. Поэтому вальмовой она называется по принципу устройства. Например, в случае, когда такой скат устраивается только с одной стороны, такая кровля называется вальмовой трёхскатной. Принцип её устройства описан в разделе о четырёхскатной кровле.

Частный случай вальмы — полувальма. Фронтон и вальма пересекаются выше уровня перекрытия. Практического смысла в таком решении нет (кроме незначительного снижения ветровой нагрузки), но здание приобретает интересный внешний вид. Комбинация вальм, козырьков и мансардных окон создаёт эффектный внешний вид.

Ещё одни частный случай вальмовой кровли — шатровая. Крыша имеет четыре ската-вальмы, которые сходятся в одной точке. Такая крыша не имеет конька и подходит только для домов квадратной формы в плане.

Купольная и сводчатая кровли

Применяются при исторической отделке, в зданиях, представляющих художественную ценность. Стропильная система в виде купола или ангара, колпака башни или волнообразная — сама по себе произведение искусства. Здесь потребуется не просто понимание нагрузки, но и кропотливые вычисления с учётом климатических условий, особенно ветровой и снеговой нагрузок.

Фото стропильной системы